本實用新型涉及一種熱采封隔器。

背景技術(shù)：

近年來，熱采井氮氣隔熱助排工藝成為了一項新的稠油熱采技術(shù)，將油套環(huán)空注入的氮氣與油管環(huán)空注入蒸汽混合注入地層，既能較好的起到隔熱保護(hù)套管的作用，又能提高地面壓力，從而使得油水返排，增加油井的產(chǎn)量，并延長了油田的有效期，提高開采效率。由于海上平臺開采的安全性和環(huán)保型極其重要，常采井均安裝有單流裝置，防止平臺出現(xiàn)事故或者套管破損時，污染環(huán)境，但熱采井單流裝置無法耐高溫高壓。為防止出現(xiàn)此類異常情況，需要下入熱采保護(hù)封隔器，通過封隔器密封油套環(huán)空，防止井底壓力上涌。而目前，國內(nèi)又缺乏適應(yīng)氮氣隔熱助排工藝技術(shù)的封隔器，因此需要一種熱采防污染封隔器，能夠耐高溫高壓，又能通過油套環(huán)空將氮氣從套管注入封隔器以下，并與油管內(nèi)注入的蒸汽在地層附近接觸注入；當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)異常停注時，該封隔器的注氮氣通道將關(guān)閉，防止井下油水混合物從油套環(huán)空傳至地面。

中國專利文獻(xiàn)CN 104131800 A（公布日為2014年11月5日）公開了“熱采井環(huán)空安全控制工具”，包括中心管及其兩端連接的上、下接頭，中心管的外周上空套有上下對接的上、下密封管，上、下密封管組成的密封管的內(nèi)管壁和中心管的外管壁圍成上下延伸的過流環(huán)空，上接頭上開設(shè)有連通在封隔器上油套環(huán)空和過流環(huán)空之間的上過流孔，下接頭上開設(shè)有封隔器下油套環(huán)空和過流環(huán)空的下過流孔，并在下過流孔內(nèi)裝配有控制氮氣自上而下單向流動的單流閥，以通過單流閥控制油套環(huán)空內(nèi)氮氣只能從地上向地下單向注入，阻止地層壓力上涌；密封管的外周上裝配有座封機構(gòu)和解封機構(gòu)，座封機構(gòu)主要由卡瓦式的錨定機構(gòu)、膠筒式的密封機構(gòu)及活塞式的頂推機構(gòu)組成，解封機構(gòu)主要由連接在上接頭上的解封管及其外周上通過解封剪釘連接的解封套構(gòu)成，其中頂推機構(gòu)的傳壓孔分為處于上密封管的管壁中的外孔段及處于中心管的管壁中內(nèi)孔段，內(nèi)、外孔段均沿中心管的徑向延伸、并相互連通，內(nèi)孔段處于中心管的外周上凸設(shè)的環(huán)形凸肩中，該環(huán)形凸肩將過流環(huán)空分割為上下兩部分，且該環(huán)形凸肩上還開設(shè)有上下貫通的橋式通孔，以在該環(huán)形凸肩處形成由中心管內(nèi)孔、橋式通孔和傳壓孔的內(nèi)孔段所形成的立交橋式通道。但受環(huán)形凸肩在過流環(huán)空中部的阻隔影響，雖然橋式通孔保證了過流環(huán)空的通流，但環(huán)形凸肩的實體部分不可避免的將閑置氮氣在過流環(huán)空中的流量，使得氮氣在經(jīng)過封隔器時，需經(jīng)過上過流孔、橋式通孔和下過流孔三次節(jié)流后，才能通過封隔器，這使得氮氣在流經(jīng)封隔器時至少要進(jìn)行三次壓降，使得氮氣的壓力損耗增大，也提高了對井上氮氣打壓設(shè)備的負(fù)荷，造成了能源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種熱采封隔器，以彌補海上氮氣隔熱助排工藝技術(shù)中，熱采防污染封隔器的技術(shù)缺失，提高氮氣隔熱助排工藝技術(shù)的適用范圍，提高了工藝的安全性。

為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型中熱采封隔器的技術(shù)方案如下：

熱采封隔器，包括自上而下依次相接的上接頭、中心管和下接頭，中心管的外周上空套有處于上、下接頭之間的密封管，密封管的內(nèi)管壁和中心管的外管壁之間具有過流環(huán)空，過流環(huán)空的上側(cè)連通有用于連通上方油套環(huán)空的上過流孔，過流環(huán)空的下側(cè)連通有用于連通下方油套環(huán)空的下過流孔，下過流孔底部設(shè)有用于控制氣流自上而下單向流動的單流閥，在密封管的外周上設(shè)有用于封隔密封管以外的油套環(huán)空的座封機構(gòu)，座封機構(gòu)具有傳動連接的座封活塞、密封機構(gòu)、錨定機構(gòu)及供座封壓力液壓動座封活塞動作的傳壓孔，傳壓孔處于下接頭上，傳壓孔和下過流孔相互間隔布置。

下接頭的外周上套裝固定有缸筒，缸筒的內(nèi)筒壁和下接頭的外周面之間具有處于底部的周面密封結(jié)構(gòu)及處于周面密封結(jié)構(gòu)之上的活塞環(huán)腔，所述座封活塞沿上下方向?qū)蛞苿友b配在活塞環(huán)腔中，且活塞環(huán)腔的處于座封活塞和周面密封結(jié)構(gòu)之間的部分連通傳壓孔的外端孔口。

座封活塞和密封管之間設(shè)有鎖緊機構(gòu)，鎖緊機構(gòu)包括座封活塞上固定或一體設(shè)置的鎖套和密封管的外周上固定或一體設(shè)置的鎖環(huán)，鎖套的內(nèi)壁上設(shè)有向下傾斜的動鎖牙，鎖環(huán)的外圈設(shè)有向上傾斜的定鎖牙。

鎖環(huán)處于密封管的下端，密封管的下端與下接頭上下間隔布置；密封管的上端設(shè)有可徑向彈性收張的分瓣鎖爪，并在中心管的外管壁上凸設(shè)有撐緊在分瓣鎖爪內(nèi)的環(huán)形的漲開凸臺，在漲開凸臺的外周上和/或座封機構(gòu)的內(nèi)壁上開設(shè)有與分瓣鎖爪的卡頭卡扣連接的鎖爪卡槽。

上過流孔包括處于座封機構(gòu)的上端的外孔段和處于密封管上端的內(nèi)孔段，內(nèi)、外孔段沿中心管的徑向相互連通，且內(nèi)、外孔段處于漲開凸臺的下方。

密封機構(gòu)包括自下而上依次頂推配合的膠筒壓環(huán)、密封膠筒、膠筒擋套，膠筒壓環(huán)頂推裝配在座封活塞的上方，膠筒擋套具有頂推擋止在密封膠筒上端的環(huán)形擋沿及處于密封膠筒和密封管之間的套體段，所述膠筒壓環(huán)沿上下方向?qū)蛞苿友b配在套體段的外周上。

錨定機構(gòu)包括錨定機構(gòu)包括自下而上依次頂推配合的錨定錐體、錨定卡瓦、卡瓦座，錨定錐體通過密封機構(gòu)傳動連接在座封活塞的上端，錨定卡瓦和錨定錐體錐面配合，錨定卡瓦的外周上卡套有環(huán)形的箍簧，箍簧處于錨定卡瓦的外周上開設(shè)的容納卡槽內(nèi)。

座封活塞在座封機構(gòu)的一端沿上下方向?qū)蛞苿友b配在上、下接頭中一個上，座封機構(gòu)的另一端通過解封剪釘連接在上、下接頭中另一個上。

本實用新型中熱采封隔器的傳壓孔處于下接頭上。這相當(dāng)于將中心管外周上的立交橋式通道移至下接頭上，這樣的話，該立交橋式通道的實體載體部分將不再占用過流環(huán)空以內(nèi)的空腔，也就避免了該實體載體在過流環(huán)空中對氮氣氣流的阻礙，減少了氮氣流經(jīng)封隔器的過程中的壓降。同時，在該熱采封隔器內(nèi)部具有兩個獨立的通道，既能通過環(huán)空注入氮氣，又能通過中心管注入蒸汽，并在地層附近接觸注入。由于海上平臺工作環(huán)境的影響，當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)異常時，單流閥將自動關(guān)閉，保證了井下油水混合物不會從油套環(huán)空上涌，防止油水流入海洋，滿足了氮氣隔熱助排熱采工藝的需求，又保證了海上熱采的安全性和環(huán)保性。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-上接頭、2-解封剪釘、3-卡瓦座、4-中心管、5-錨定卡瓦、6-箍簧、7-錨定錐體、8-密封管、9-膠筒、10-膠筒擋套、11-膠筒壓環(huán)、12-限位座、13-鎖環(huán)、14-壓帽、15-座封活塞、16-活塞環(huán)腔、17-單流閥座、18-單流閥球、19-壓簧、20-彈簧罩、21-下接頭、22-漲開凸臺、23-分瓣鎖爪、24-外孔段、25-內(nèi)孔段、26-過流環(huán)空、27-縮頸尾管、28-鎖套、29-下過流孔、30-傳壓孔、31-單流出氣口。

具體實施方式

本實用新型中熱采封隔器的實施例：如圖1所示，該熱采封隔器是一種屬于海上油田熱采時使用的井下工具領(lǐng)域的熱采防污染封隔器，包括自上而下依次相接的上接頭1、中心管4和下接頭21，中心管4的外周上空套有處于上、下接頭21之間的密封管8，密封管8的內(nèi)管壁和中心管4的外管壁之間具有過流環(huán)空26，過流環(huán)空26的上側(cè)連通有用于連通上方油套環(huán)空的上過流孔，過流環(huán)空26的下側(cè)連通有用于連通下方油套環(huán)空的下過流孔29，并在密封管8的外周上設(shè)有用于封隔密封管8以外的油套環(huán)空的座封機構(gòu)，座封機構(gòu)主要由自下而上依次布置有頂推機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)、密封機構(gòu)、錨定機構(gòu)、解封機構(gòu)組成。

下接頭21的上端連接在中心管4的下端，下過流孔29處于下接頭21的側(cè)壁上、且上下貫通，下過流孔29的上端孔口連通過流環(huán)空26，下過流孔29的下端連通下接頭21下方的油套環(huán)空，并在該下接頭21上還開設(shè)有與下過流孔29間隔布置的傳壓孔30，該傳壓孔30為沿下接頭21徑向延伸的穿孔，傳壓孔30的內(nèi)端孔口處于下接頭21的內(nèi)壁面上，傳壓孔30的外端孔口處于下接頭21的外周面上。下過流孔29內(nèi)裝配有控制氮氣氣流自上而下單向流動的單流閥，單流閥包括同軸固定在下過流孔29的下端孔口中的單流閥座17，單流閥座17上開設(shè)有上小下大的閥腔，在閥腔的大孔段裝配有直徑比小孔段的孔徑大、但比大孔段的孔徑小的單流閥球18，以使單流閥球18與單流閥座17的球座形成線密封，并在單流閥球18的下方頂裝有壓簧19，壓簧19的下端頂壓裝配在單流閥座17上螺紋連接的彈簧罩20上，彈簧罩20的外周上開設(shè)有連通閥腔和下接頭21下方油套環(huán)空的單流出氣口31。下接頭21的外周上套裝固定有缸筒，缸筒的內(nèi)筒壁和下接頭21的外周面之間具有處于底部的周面密封結(jié)構(gòu)及處于周面密封結(jié)構(gòu)之上的活塞環(huán)腔16。

頂推機構(gòu)包括沿上下方向?qū)蛞苿友b配在活塞環(huán)腔16中的環(huán)形的座封活塞15，座封活塞15內(nèi)部充填有高溫高壓的密封材料，該座封活塞15的外圈卡套裝配有與缸筒的內(nèi)筒壁周免密封配合的外圈動密封圈，座封活塞15的內(nèi)圈卡套裝配有與下接頭21上端的縮頸尾管27周免密封配合的內(nèi)圈動密封圈，以使活塞環(huán)腔16的處于座封活塞15和周面密封結(jié)構(gòu)之間的部分連通傳壓孔30的外端孔口，這樣由座封活塞15的下環(huán)端面、缸筒的內(nèi)筒壁和下接頭21的外周面圍成通過傳壓孔30連通下接頭21內(nèi)孔的活塞缸。

鎖緊機構(gòu)主要由一體設(shè)置在座封活塞15上端的鎖套28及裝配在密封管8的下端的鎖環(huán)13組成。鎖套28的內(nèi)壁面上設(shè)有向下傾斜的動鎖牙。鎖環(huán)13的外圈設(shè)有向上傾斜的定鎖牙，且鎖環(huán)13套裝在密封管8下端螺紋連接的限位座12上，限位座12的外周上螺紋連接有將鎖環(huán)13壓緊在擋止臺階上的壓帽14，以使鎖環(huán)13通過限位座12固定在密封管8的下端，并使鎖環(huán)13外周上的定鎖牙從限位壓環(huán)和擋止臺階的外周露出。

密封管8的下端和下接頭21的縮頸尾管27上下間隔布置，該間隔寬度不小于封隔器解封時、下接頭21相對于密封管8上提的距離。

密封機構(gòu)由自下而上依次頂推配合的膠筒壓環(huán)11、密封膠筒9、膠筒擋套10組成，膠筒壓環(huán)11頂推裝配在座封活塞15的鎖套28上方，膠筒擋套10具有頂推擋止在密封膠筒9上端的環(huán)形擋沿及處于密封膠筒9和密封管8之間的套體段，且膠筒壓環(huán)11沿上下方向?qū)蛞苿友b配在套體段的外周上。在膠筒9擋環(huán)的套體段和密封管8的外周面之間填充有耐高溫高壓密封材料，在膠筒壓環(huán)11的內(nèi)壁面上嵌裝有耐高溫高壓密封材料制成的動密封圈，該動密封圈與膠筒擋套10的套體段周面密封配合。膠筒9由耐溫350攝氏度、耐壓20MPa的密封材料制成。

錨定機構(gòu)由自下而上依次頂推配合的錨定錐體7、錨定卡瓦5、卡瓦座3組成，錨定錐體7擋止裝配在膠筒擋套10的環(huán)形擋沿上方，錨定卡瓦5和錨定錐體7錐面配合，錨定卡瓦5的外周上卡套有環(huán)形的箍簧6，箍簧6處于錨定卡瓦5的外周上開設(shè)的容納卡槽內(nèi)?？ㄍ咦?下端開有均布的斜向凹槽，錨定卡瓦5從內(nèi)部插入卡瓦座3下端的斜向凹槽內(nèi)，并與卡瓦座3的斜向凹槽貼合，一并套裝在密封管8上；箍簧6卡在錨定卡瓦5上的凹槽內(nèi)，箍緊卡瓦；錨定錐體7套裝在密封管8上，從下部貼緊錨定卡瓦5。

解封機構(gòu)包括連接在卡瓦座3和上接頭1之間的解封剪釘2及一體設(shè)置在密封管8的上端的分瓣鎖爪23，解封剪釘2在上接頭1的外周上間隔均布，分瓣鎖爪23可在徑向彈性手掌，并在中心管4的外管壁上凸設(shè)有撐緊在分瓣鎖爪23內(nèi)的環(huán)形的漲開凸臺22，在卡瓦座3的內(nèi)壁上開設(shè)有與分瓣鎖爪23的卡頭卡扣連接的鎖爪卡槽，以使密封管8上端的分瓣鎖爪23嵌入卡瓦座3內(nèi)部的鎖爪卡槽內(nèi)，并通過中心管4外側(cè)的漲開凸臺22貼緊固定密封管8；上接頭1與中心管4通過絲扣連接，卡瓦座3與上接頭1頂緊后，通過解封剪釘2限位連接。

上過流孔包括處于卡瓦座3的外孔段24和處于密封管8上端的內(nèi)孔段25，內(nèi)孔段25和外孔段24沿中心管4的徑向相互連通，且內(nèi)、外孔段24處于漲開凸臺22的下方。

本實施例中熱采封隔器的主要機構(gòu)又形成了兩個獨立的通道，即中心注汽通道和環(huán)空注氮通道。中心注汽通道主要由上接頭1、中心管4、下接頭21組成，并通過油管扣密封形成通道；環(huán)空注氮通道主要由卡瓦座3、中心管4、密封管8、彈簧罩20、下接頭21組成。

本實施例中熱采封隔器的工作原理是：

該熱采封隔器跟隨管柱下入指定深度后，從油管打液壓。液壓通過下接頭21徑向上的傳壓孔30傳遞至活塞環(huán)腔16，推動座封活塞15向上移動，座封活塞15推動膠筒壓環(huán)11、密封膠筒9、膠筒擋套10上行，并推動錨定錐體7楔入錨定卡瓦5，使錨定卡瓦5沿徑向向外撐開箍簧6，并支撐套管。當(dāng)錨定卡瓦5支撐套管后，密封膠筒9在座封活塞15的推動下壓縮密封膠筒9，使密封膠筒9膨脹密封油套環(huán)空。在座封活塞15上行的過程中，鎖套28的動鎖牙與鎖環(huán)13的定鎖牙逐步嚙合，鎖緊坐封機構(gòu)。

當(dāng)需要注汽時，蒸汽通過中心注汽通道直接注入。氮氣通過卡瓦座3上部的外孔段24進(jìn)入，再通過密封管8上的內(nèi)孔段25，進(jìn)入密封管8和中心管4形成的過流環(huán)空26。最后通過下接頭21的下過流孔29進(jìn)入推開單流閥球18，從彈簧罩20的單流出氣口31再次進(jìn)入油套環(huán)空，注入地層。

當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)異常，壓力上涌時，單流閥球18在壓簧19及地層壓力的作用下向上行，與單流閥座17形成密封，關(guān)閉油套環(huán)空，防止地層壓力上返至井口。

解封時，上提熱采防污染封隔器，卡瓦座3在錨定卡瓦5與套管的支撐力作用下，使解封剪釘2受力剪斷，上接頭1、中心管4、下接頭21整體上行，釋放密封管8上端的分瓣鎖爪23，使其可以內(nèi)收。在密封膠筒9的回彈力作用下，推動膠筒壓環(huán)11下行，膠筒壓環(huán)11推動座封活塞15下行。座封活塞15與鎖環(huán)13通過螺紋齒嚙合鎖緊，座封活塞15帶動鎖環(huán)13座、鎖環(huán)13、壓帽14、密封管8一同下行，釋放錨定錐體7下行，錨定卡瓦5內(nèi)收。

在其他實施例中，傳壓孔也可以處于上接頭中，此時上過流孔也可以處于上接頭中。

在其他實施例中，解封機構(gòu)也可以去除。

在其他實施例中，座封機構(gòu)也可以選用其他結(jié)構(gòu)。